Question

一种以辉铜矿(主要成分为Cu₂S，含少量SiO₂)为原料制备硝酸铜晶体的工艺流程如图所示：

(1)写出“浸取”过程中Cu₂S溶解时发生反应的离子方程式：________。

(2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少，有研究指出CuCl₂是该反应的催化剂，该过程的反应原理可用化学方程式表示为：①Cu₂S+2CuCl₂=4CuCl+S；②__________。

(3)向滤液M中加入(或通入)_______________(填字母)，所得物质可循环利用。

a.铁        b.氯气            c.高锰酸钾            d.氯化氢

(4)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是______________；向浓缩池中加入适量HNO₃的作用是_____________。操作1是_______________。

(5)某探究性小组的研究成果如图所示，可以用废铜屑和黄铜矿来富集Cu₂S。通入的硫化氢的作用是_____________，当转移0.2mol电子时，生成Cu₂S________mol。

Answer

Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2 b 调节溶液的pH，使铁完全转化为Fe(OH)3沉淀 抑制Cu2+的水解 冷却（降温）结晶 催化剂 0.2

【解析】

辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取，二氧化硅不反应，过滤得到矿渣用苯回收硫单质，说明Cu2S和FeCl3发生反应生成S单质，还生成氯化铜、氯化亚铁。在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子，然后过滤，滤液M主要含有氯化亚铁，保温除铁加入稀硝酸溶液将亚铁离子氧化为铁离子，用氧化铜调节溶液pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤分离，滤液中主要含有硝酸铜，加入硝酸抑制铜离子水解，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硝酸铜晶体。

（1）浸取过程中Fe3+将Cu2S氧化成Cu2+和硫单质，本身被还原为二价铁离子，根据电子守恒和元素守恒可得其离子反应方程式，故答案为：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S；

（2）根据CuCl2是该反应的催化剂，故最终产物为CuCl2，可得反应②为三氯化铁氧化氯化亚铜为氯化铜，故答案为：CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2；

（3）M中主要物质为氯化亚铁，通入氯气可生成氯化铁，实现循环使用，故答案为：b；

（4）“保温除铁”过程要除去Fe3+，故需要加入氧化铜来调节pH值，使Fe3+生成氢氧化铁沉淀；铜离子会水解，故在蒸发浓缩冷却结晶过程中需要加入硝酸来抑制其水解，故答案为：调节溶液的pH，使铁完全转化为Fe(OH)3沉淀；抑制Cu2+的水解；冷却（降温）结晶；

（5）从图中可知，反应前后硫化氢的质量和性质没有发生改变，为催化剂，在该转化中Cu被氧化成Cu2S，化合价升高+1价，CuFeS2被还原成Cu2S，化合价降低-1价，根据电子守恒，当转移0.2mol电子时，生成Cu2S 0.2 mol，故答案为：催化剂；0.2。